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c,c++产生随机数详解

2013年02月21日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3321字 ⁄ 字号 评论关闭

原文链接http://blog.csdn.net/chenyiming_1990/article/details/8648681

在C语言中,rand()函数可以用来产生随机数,但是这不是真真意义上的随机数,是一个伪随机数,是根据一个数,我们可以称它为种子,为基准以某个递推公式推算出来的一系数,当这系列数很大的时候,就符合正态公布,从而相当于产生了随机数,但这不是真正的随机数,当计算机正常开机后,这个种子的值是定了的,除非你破坏了系统,为了改变这个种子的值,C提供了srand()函数,它的原形是void srand( int a)。

可能大家都知道C语言中的随机函数random,可是random函数并不是ANSI C标准,所以说,random函数不能在gcc,vc等编译器下编译通过。

rand()会返回一随机数值,范围在0至RAND_MAX 间。返回0至RAND_MAX之间的随机数值,RAND_MAX定义在stdlib.h,(其值至少为32767)我运算的结果是一个不定的数,要看你定义的变量类型,int整形的话就是32767。 在调用此函数产生随机数前,必须先利用srand()设好随机数种子,如果未设随机数种子,rand()在调用时会自动设随机数种子为1。一般用for语句来设置种子的个数。具体见下面的例子。

一 如何产生不可预见的随机序列呢
利用srand((unsigned int)(time(NULL))是一种方法,因为每一次运行程序的时间是不同的。

在C语言里所提供的随机数发生器的用法:现在的C编译器都提供了一个基于ANSI标准的伪随机数发生器函数,用来生成随机数。它们就是rand()和srand()函数。这二个函数的工作过程如下:

1) 首先给srand()提供一个种子,它是一个unsigned int类型,其取值范围从0~65535;

2) 然后调用rand(),它会根据提供给srand()的种子值返回一个随机数(在0到32767之间)

3) 根据需要多次调用rand(),从而不间断地得到新的随机数;

4) 无论什么时候,都可以给srand()提供一个新的种子,从而进一步“随机化”rand()的输出结果。
下面是0~32767之间的随机数程序:

  1. #include <stdlib.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <time.h>           //使用当前时钟做种子  
  4.    
  5. void main( void )  
  6. {  
  7.   int i;  
  8.   srand( (unsigned)time( NULL ) );          //初始化随机数  
  9.      for( i = 0; i < 10;i++ )                          //打印出10个随机数  
  10.           printf( " %d\n", rand() );  
  11. }  

根据上面的程序可以很容易得到0~1之间的随机数:

  1. #include <stdlib.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <time.h>   
  4. main( )  
  5. {  
  6.    int i;  
  7.    srand( (unsigned)time( NULL ) );    
  8.        for( i = 0; i < 10;i++ )  
  9.             printf( "%5.2f\n", rand()/32767.0);  
  10. }  

而产生1~100之间的随机数可以这样写:

  1. #include <stdlib.h>  
  2. #include <stdio.h>  
  3. #include <time.h>   
  4. main( )  
  5. {  
  6.    int i;  
  7.    srand( (unsigned)time( NULL ) );    
  8.        for( i = 0; i < 10;i++ )  
  9.             printf( "%d\n", rand()%100+1);  
  10. }  

二,三个通用的随机数发生器,推荐用第三个
函数名: rand 
功 能: 随机数发生器 
用 法: void rand(void); 
程序例:

  1. #include <stdlib.h>   
  2. #include <stdio.h>  
  3.    
  4. int main(void)   
  5. {   
  6.    int i;  
  7.    
  8.    printf("Ten random numbers from 0 to 99\n\n");   
  9.    for(i=0; i<10; i++)   
  10.       printf("%d\n", rand() % 100);   
  11.    return 0;   
  12. }  
  13.    

函数名: random 
功 能: 随机数发生器 
用 法: int random(int num); 
程序例:

  1. #include <stdlib.h>   
  2. #include <stdio.h>   
  3. #include <time.h>  
  4.    
  5. /* prints a random number in the range 0 to 99 */   
  6. int main(void)   
  7. {   
  8.    randomize();   
  9.    printf("Random number in the 0-99 range: %d\n", random (100));   
  10.    return 0;   
  11. }   

函数名: randomize 这个比较好!
功 能: 初始化随机数发生器 
用 法: void randomize(void); 
程序例:

  1. #include <stdlib.h>   
  2. #include <stdio.h>   
  3. #include <time.h>  
  4.    
  5. int main(void)   
  6. {   
  7.    int i;  
  8.    
  9.    randomize();   
  10.    printf("Ten random numbers from 0 to 99\n\n");   
  11.    for(i=0; i<10; i++)   
  12.        printf("%d\n", rand() % 100);   
  13.    return 0;   
  14. }   

在《计算机常用算法》中有介绍随机数的生成算法

三 如何产生设定范围内的随机数

由于rand产生的随机数从0到rand_max,而rand_max是一个很大的数,那么如何产生从X~Y的数呢?

从X到Y,有Y-X+1个数,所以要产生从X到Y的数,只需要这样写:

k=rand()%(Y-X+1)+X;

这样,就可以产生你想要的任何范围内的随机数了。

四 为了产生不重复的随机数
srand( (unsigned)time( NULL ) ); //初始化随机数

(以上是我转来的,要说明的是用rand() % n生成[0, n)内的一个随机整数不是好方法,当n>RAND_MAX是就会出现错误。精度要求不高时,可以先用t = (double)rand() / RAND_MAX,生成[0, 1]之间的随机数,在用(int)(t * (m-1) + 0.5)生成[0, m-1]之间的随机数,就是先缩小然后乘以放大的倍数得到所需范围的办法。)

另外,在《The C Programming Language》Second Edition P46中作者介绍了rand和srand

/* rand: return pseudo-random integer on 0..32767 */
int rand(void)
{
    next = next * 1103515245 + 12345;
    return (unsigned int)(next / 65536) % 32768;    //强制类型转换只是生成一个指定类型的数,不改变原数
}

/* srand: set seed for rand() */
void srand(unsigned int seed)
{
    next = seed;
}

 

 

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